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聪明的鸟类
在巴巴多斯牛雀生活的地方,基于聪明的鸟类能够创新这一理念,勒菲弗发明了一种智力测量的方法。
巴巴多斯牛雀和那些设法吃到乳脂的山雀一样,会尝试一些新的事情。
稍微笨一点的鸟类,则会遵循原有的模式,很少有创新、探索或尝试新事物的行为。
在这座岛上,还有一种和巴巴多斯牛雀长得很像的近亲鸟类——黑脸草雀。
这种鸟正好和巴巴多斯牛雀形成了有趣的对比。
两种鸟在后院里都很常见,并且彼此在许多方面都很相像,除了智力水平。
巴巴多斯牛雀能很快地学习新事物,而黑脸草雀则迟钝得多。
通过对比两种庭院鸟类,勒菲弗得以观察鸟类心智的本质。
“这两种鸟的基因几乎一模一样,源自同样的祖先,而且可能在两三百万年前才开始分化。
”勒菲弗解释,“它们居住的环境相同,都有地域性并且有着同样的社会制度。
”唯一的差异是巴巴多斯牛雀很聪明,天不怕、地不怕,而且很会投机取巧;黑脸草雀则非常怯懦、保守,几乎什么都怕。
我们或许可以从巴巴多斯牛雀的演化过程看出其中的端倪。
当这种鸟来到巴巴多斯岛上时,就开始和色彩鲜艳的小安德牛雀分家了。
后者的雄鸟和雌鸟颜色不同。
雌鸟是很不起眼的褐色,雄鸟则有漂亮的黑色羽毛和鲜红的喉部,这是性选择的结果。
但巴巴多斯牛雀则是两性同型,雄鸟和雌鸟都是不起眼的褐色。
巴巴多斯牛雀在羽色上产生变化,有可能是因为雌鸟在意的并不是羽毛。
或许它们喜欢的是那些能够找到新的食物来源——例如糖包的雄鸟。
有好几只黑脸草雀在距我们约27米的草地上寻找可吃的种子。
不远处的几棵树上有几只其他鸟类。
勒菲弗丢出一把鸟食后便蹲在草丛里不动。
最先注意到那些鸟食的是辉拟八哥。
不到半分钟,它们就叫着聚成一团,叫声又把更多的辉拟八哥、巴巴多斯牛雀吸引过来。
但那些黑脸草雀却不为所动,只是一个劲地低头查看草地。
由于黑脸草雀实在太无趣了,过去15年来勒菲弗一直无视它们的存在,但现在这种鸟和巴巴多斯牛雀形成了完美的实验对照组,因为二者的基因非常接近。
“黑脸草雀为什么是这个样子?
”勒菲弗很好奇,“它的祖先基因型和巴巴多斯牛雀相同,生存环境也相同,是什么因素导致二者对食物的态度迥然相异?
”为什么一种鸟会比另外一种鸟大胆、聪明、机灵?
“有研究表明,取食生态不同的物种,学习能力和大脑结构也不相同。
”勒菲弗表示。
这并不是一项简单的工作,光是捕捉那些黑脸草雀就很费劲。
勒菲弗曾经尝试用走入式陷阱捕捉巴巴多斯牛雀,但他在这里工作的25年间,从没有用这种陷阱捕捉到黑脸草雀,因为它们的警惕性实在是太高了。
于是勒菲弗的研究团队便架设雾网来捕捉实验对象。
“关键在于要找到黑脸草雀愿意做的事情。
”勒菲弗表示,“它们很容易受到惊吓,因此只要实验的装置看起来稍微有一点奇怪,它们就不会参与其中。
”
勒菲弗手下的研究生利·耶罗已经在野外测量出两种鸟开始吃一杯种子的速度。
巴巴多斯牛雀大约5秒钟就能发现新的食物来源,但黑脸草雀却要花5天的时间。
“对它们来说,一个装满种子的酸奶杯实在太奇怪了。
”卡耶罗表示。
在做认知实验时,卡耶罗为这两种鸟提供了一个它们从未见过的东西:
一个透明的小圆筒,里面装着食物,圆筒上有一个可以打开的盖子。
她的目的在于测量实验对象要多久才会靠近容器,触碰它,并将盖子弹开,吃里面的种子。
她发现这些鸟的表现各不相同,即使同样是巴巴多斯牛雀,每一只的反应也各不相同。
其中一只巴巴多斯牛雀在鸟舍四周飞了好几分钟,又像蝙蝠一样在最低的枝头倒挂着身子,之后又过了好几分钟,才靠近那个圆筒,并将盖子打开。
整个过程总共用时8分钟。
第二只鸟则直接飞到圆筒处,并且几乎立刻便打开了圆筒。
“好孩子!
”卡耶罗说,这只鸟只花了7秒钟。
可见,同一种群的不同个体,也会有巨大的差异,人类也一样。
在卡耶罗观察的30只巴巴多斯牛雀中,有24只很快就完成了去除障碍的任务,但另外15只黑脸草雀,却没有一只靠近那个圆筒。
事实上,受试的鸟表现出来的更像是不断试错、反复摸索的情况,而这是一种较为低阶的认知能力。
人们发现鸟类(鱼类、哺乳动物、昆虫、人类也是如此)表现出来的叹为观止的集体行动,都是自我组织的,是个体与个体之间根据简单的原则互动的结果。
鸟类之所以能采取一致性的行动,并非如塞卢斯所言,是群体成员间通过心电感应沟通的结果,而是因为其中的每一只鸟都和距它最近的鸟(最多7只)互动,然后它们会在维持飞行速度和彼此距离的前提下,自行决定如何移动,并仿效身旁个体转弯的角度。
因此,一个有400只鸟的群体才能在半秒钟多一点的时间内转弯飞往另一个方向,如同阵阵泛起的涟漪一般。
卡耶罗在另外一个认知测验中,试图让那些鸟忘掉它们已经学到的东西,并“重新学习”新的事物。
她用两只杯子(一只黄色,一只绿色)装了一些可以食用的种子,让每一只鸟选择要吃哪只杯子里的种子,以了解它对颜色的偏好。
然后她把它喜欢的那只彩色杯子里的种子换成无法食用的种子(这些种子被粘在杯子底部,因此吃不到),并测量每一只鸟要花多长时间改变习惯,不再飞到它喜欢的那只彩色杯子(现在里面装的是不能吃的种子)去进食,而去吃另外一只杯子里的东西(可食用的种子),哪怕它不喜欢这只杯子的颜色。
之后,她再次调换标志着“可食用的种子”和“不可食用的种子”的颜色。
这种方法叫作反转学习,经常用来测试一只鸟能够以多快的速度改变想法并学习新的模式。
“这是它们是否具有灵活思考能力的指标。
”勒菲弗解释,“这也适用于人类。
那些有心智缺陷或阿尔茨海默病的人,经常会被要求做这种‘反转学习’的测验,以检测病人的思考方式是否足够灵活。
”
测试结果表明:
巴巴多斯牛雀学得很快,大多数尝试几次就能学会新技巧;黑脸草雀则要慢一些。
它们动作迟钝,小心谨慎,但最终还是能学会,并且在选择正确颜色的杯子时,犯错的概率比巴巴多斯牛雀少。
“结果有些出人意料,”勒菲弗表示,“但从某种程度上来说,也算有所收获。
至少我们发现了黑脸草雀在哪种测试中表现得较好。
如果你用来做实验的某一种鸟,在每一个测试项目上的表现都不尽如人意,那么问题可能出在你身上。
你可能不了解这种鸟是如何观察这个世界的。
”有许多因素可能会影响鸟类的成败,鸟类个体的性格(胆大或胆小),可能会影响其解决问题时的表现。
能够较快解决问题的鸟类,并不见得比较聪明,只是比较勇于尝试新的事物。
一项用来测量认知能力的测试,可能实际上测的是勇敢的程度。
那么根据勒菲弗的度量表,什么鸟类最聪明呢?
可想而知,答案是鸦科鸟类(尤其是渡鸦、乌鸦)以及鹦鹉。
其次是辉拟八哥、猛禽(尤其是鹰和隼)、啄木鸟、犀鸟、鸥类、翠鸟、走鹃和鹭。
(猫头鹰并不在人们的搜寻范围内,因为它们是夜行性动物,其创新性行为很少有人直接看到,有的只是边缘证据的推论。
)此外,麻雀科和山雀科的鸟类排名也很靠前。
排名垫底的是鹌鹑、鸵鸟、鸨、火鸡和夜鹰。
那些在野外表现出创新性行为的鸟类,是否有相对而言较大的脑容量?
就大部分案例而言,二者之间确实有一定的关联。
以体重都是320克的两种鸟为例:
创新次数多达16次的短嘴鸦,大脑有7克重;而只有1次创新的鹧鸪,大脑仅有1.9克重。
再以体形较小、体重同样都是85克的两种鸟为例:
创新次数为9次的大斑啄木鸟(Dendrocoposmajor),大脑重2.7克;但创新次数只有1次的鹌鹑,大脑只有0.73克重。
我们早就知道脑袋大并不一定是“聪明”的代名词。
牛的脑袋比老鼠大100倍,但一点都不比老鼠聪明。
有些脑袋很小的动物,也具有令人惊讶的心智能力。
蜜蜂的脑袋只有1毫克,但它们辨识方位的能力,并不亚于哺乳动物;果蝇具有互相学习的能力。
因此比较有意义的指标似乎是脑袋大小和体形的比率,即“脑化指数”,但这个指数和智力有多大的关联还不清楚。
巴巴多斯牛雀和黑脸草雀的脑袋几乎一样大,但前者显然比后者聪明,这两种鸟的区别究竟在哪里?
“这需要我们进入它们的大脑一探究竟。
”勒菲弗回答,“目前为止,研究人员关注的焦点都在大脑特定区域或整体的大小上面。
但这并非关键所在。
创新和认知能力与大脑容量无关,而是和神经元的活跃程度有关。
”
山雀通常并不怕人。
它们就像巴巴多斯牛雀一样,十分好奇而大胆,有一种“根深蒂固的自信”,会研究自己领地内的所有事物,其中包括人类。
到了狩猎季,它们会据守在猎人的小屋附近,以便啄食猎人丢在卡车车厢里的动物尸体上的脂肪。
它们通常是最先光临喂食器的鸟类,甚至会直接飞到人的手上进食(正如我在树林里体验到的那样)。
和巴巴多斯牛雀一样,山雀很擅长发现并利用新的食物来源。
有一次,坦普尔顿看到一只山雀飞到了悬挂着的蜂鸟喂食器上吃花蜜。
到了冬季,山雀会吃蜜蜂、栖息的蝙蝠、树的汁液和死鱼。
20世纪70年代,美国西部引进了瘿蜂,以遏制入侵物种斑点矢车菊的迅速蔓延。
山雀抓住了这一新机遇。
坦普尔顿发现它们很快就学会辨别哪些矢车菊果序里有大量的瘿蜂幼虫(这是营养极其丰富的食物)。
而且它们几乎不费时间在植物上方盘旋,而是在飞行时依靠一些我们不知道的隐秘线索做出判断,并且几乎每次都能找到包含最多瘿蜂幼虫的果序,然后把整个果序叼走,带回树上,把幼虫挖出来吃掉。
坦普尔顿为之震惊,写道:
“山雀在没怎么花时间打量果序的情况下,便能够做出如此正确的决定,这太了不起了。
”同样令人印象深刻的是它们学会利用全新的食物来源的速度,毕竟这些寄居在斑点矢车菊上的瘿蜂不久前才出现在山雀的栖息地内。
除此以外,山雀的记忆力也非常惊人。
它们会把种子和其他食物藏在几千个不同的地点,以供来日享用,并且6个月之后,仍然清楚地记得什么食物放在哪里。
山雀做到这一切,依靠的只是约为豌豆2倍大小的脑袋。
人类的大脑平均重量约为3磅(约1360克),平均体重大约是140磅(约63.5千克)。
狼和羊的体重与人类差不多,但它们的大脑的重量只有人类的七分之一。
新喀鸦就像人类一样,是动物中的特例。
它们的体重只有0.5磅(约227克)多一点,但大脑却重达7.5克,和小型猿猴(例如狨猴或者小绢猴)的大脑差不多大,比起丛猴的大脑更是大了50%,而上述动物的体形都和新喀鸦差不多。
过去几个世纪以来,我们一直都认为鸟类缩小大脑的体积是有原因的。
因为只有这样,白尾鹞才能在天空中兜着大圈子盘旋,烟囱雨燕才能一辈子飞个不停,山雀才能在不到30毫秒的时间内转向。
大脑组织很重,而且十分耗能,其能耗仅次于心脏。
神经元虽然较小,但制造和维持其运转要耗费大量的能量。
就体积而言,大脑消耗掉的能量大约是其他细胞的10倍。
所以我们才认为鸟类的大脑会在自然演化的过程中变得越来越小。
彼得马修森曾经写道:
“我们都认为鸟类的飞行能力是它们最了不起的成就,但讽刺的是,这样的演化也让鸟类在智力上远远落后于哺乳动物。
”我们以为鸟类不是靠智慧解决问题,而是以飞行的方式回避问题。
飞行的确会消耗大量能量。
鸽子大小的鸟在飞行时所耗的能量大约是休息时的10倍。
而诸如雀科的小型鸟类在短途飞行时由于需要频繁振翅,其消耗的能量几乎是休息时的30倍。
(相较而言,鸭子之类的水鸟在游泳时消耗的能量仅为休息时的3到4倍。
)为了满足飞行的需要,鸟类的骨架已经演化得既轻盈又坚固,从而大大减轻了体重。
一些骨头已经融为一体,乃至消失不见了。
原本较重牙齿的嘴已经被更加轻巧的喙(成分主要是角蛋白)取代。
其他骨骼——例如翼骨——则有气腔,内部只有类似支柱的骨小梁,其余的地方都是中空的(骨小梁可以强化头骨,避免后者弯曲变形)。
只有位于必要部位的骨骼,例如腿骨和位于深处、用来固定翅膀的实心胸骨才比较密实,甚至比体形相近的哺乳动物更加密实。
(鸟类往下拍打翅膀的力道大得足够使比自己重1倍的身体上升。
)生物学家在检测鸟类体内和骨骼系统有关的基因时,发现鸟类拥有的骨骼重造以及骨质再吸收的基因是哺乳动物的2倍。
鸟类的骨头大多是中空的,而且骨质很薄,但却出奇地坚硬牢固。
这样矛盾的现象有时令人颇为不解,其中一个例子是,一只军舰鸟的翼展达7英尺(约2.1米),但它的骨架却比羽毛还轻。
在演化的过程中,鸟类体内一些不必要的部位也被简化淘汰了。
膀胱就是其中之一,肝脏缩小到只有0.5克。
鸟的心脏和人类一样,有4个腔室,分成左右两侧,但是非常小,心跳也比人类快得多(黑顶山雀的心跳大约每分钟500到1000次,人类平均只有78次)。
它们的呼吸系统也很特别。
就比例而言,它们的呼吸系统比哺乳动物更大(鸟类的呼吸系统是自身体积的五分之一,哺乳动物是二十分之一),效率高得多。
鸟类的肺部位于它们那坚硬的、无法伸缩的躯体内,大小固定,空气直接从肺部流过(哺乳动物的身体则是有弹性的,肺部能够扩张和收缩),并且连接到一个由许多气囊所组成的复杂网络(该网络负责在肺部之外储存空气)。
此外,雌鸟只有1个卵巢,位于身体的左侧,右侧的卵巢在演化过程中消失了。
鸟类和大多数爬行类动物不同,只有在繁殖季,它们的生殖器官才会变大变重。
大多数时候,鸟类的睾丸、卵巢和输卵管小得几乎看不见。
除此以外,鸟类的基因组也非常精简,这可能是为了提高飞行能力而演化的结果。
在所有的羊膜动物(即在陆地上产卵的动物,包括爬行类和哺乳类)中,鸟类的基因组是最少的。
哺乳动物的基因组一般有10亿到80亿个碱基对,但鸟类只有10亿个左右。
这是由于在鸟类的碱基对里,重复的元素比较少,而且有很多DNA(脱氧核糖核酸)在演化过程中被抹去了。
较为精简的基因组,或许让鸟类得以更加迅速地调节基因,以便满足飞行的需要。
鸟类是在1.5亿年前到1.6亿年前的侏罗纪从恐龙演化而来的。
事实上,爱丁堡大学的古生物学家斯蒂·鲁萨特指出:
“我们发现恐龙和鸟类之间并没有明显的差异。
恐龙并非在一夜之间就变成鸟,而是先有鸟的体形,而后在1亿年的演化过程中逐渐有了其他部分。
”
我们很容易在鸟类的身上看到爬行类的特征,包括它们那又圆又亮的小眼睛和猛然前进的动作,以及马来犀鸟有如翼手龙一般的翅膀,还有歌鸲抬头凝神聆听周遭的动静时那有如蜥蜴一般毫无表情的面部。
此外,大蓝鹭(Ardeaherodias)缓慢而费力的拍动翅膀的动作、弯曲灵巧的脖子以及粗哑的嘎嘎声,也令人想起古时生活在潟湖地区的恐龙。
但像恐龙这样的庞然大物怎么可能演化成体形迷你、动作迅捷有如闪电的山雀呢?
这实在令人难以想象。
在此之前羽毛一直被认为是现代鸟类才具备的特征之一,但这些古代的热河群岩层化石改变了这个观念。
近20年来,考古学家们从这处岩层中挖掘出许许多多的恐龙化石,年代大约在距今1.2亿到1.3亿年之间。
这些恐龙有着各式各样的羽毛——从原始的细毛或鬃毛到完全成熟的飞羽。
在那段时期,有一种长有羽毛的恐龙颇为常见,那便是近鸟类恐龙。
当时它们已经在尝试各式各样的飞行模式,例如滑翔、像跳伞般降落、从一棵树跳到另一棵树等。
其中一些成功地升空,从此鸟类便诞生了。
恐龙之所以会变成山雀和鹭,部分原因是体形不断地缩小。
在2亿多年前,为了适应各种新的生态环境,恐龙开始迅速发展出各式各样、大小不一的体形,但只有后来变成鸟类的那一支持续这种快速的转变。
在5000万年的时光中,兽脚类恐龙的身体不断缩小,从163千克变成不到1千克,几乎所有的部位都变小了。
在身体变得又小又轻之后,它们便可以试着寻找新的食物来源,并且通过爬树、滑翔和飞行等方式避开捕食者,它们为了适应环境而改变的速度比其他恐龙快上许多。
它们有着小巧的身体、灵活的演化策略和若干前所未见的改变(发达的羽毛使得它们能够有效地保温,飞行的能力使它们可以扩大觅食的范围)。
也许就是这些因素使鸟类能够在地球环境发生巨变时生存下来(它们的许多恐龙近亲都在这场浩劫中灭绝了),并且演化成地球上最兴盛的陆栖脊椎动物。
一种生物,怎么可能在身体其他部位都缩小时,仍旧保持着一颗大脑袋呢?
鸟类解决这个问题的方法和人类一样,那就是保持婴儿般的头和脸。
这种演化过程被称为幼体发育,也就是生物朝着“让自己即便在成熟后仍保持着幼年的特征”的方向演化。
一个国际性的科研团队比较了鸟类、兽脚类恐龙和鳄鱼的头骨,结果发现大多数恐龙和鳄鱼的头骨形状会随着年纪而改变。
“幼年期的非鸟类恐龙在向成年过渡时,口鼻和脸部会变大,但它们大脑变大的幅度就小得多。
”该团队的成员之一—哈佛大学的阿克哈特阿布扎诺夫指出·蜥脚类和剑龙类就是很典型的例子。
和庞大的身躯相比,它们的脑袋显得小得多。
”相较而言,原始鸟类和现代鸟类在成熟后,头骨仍然维持着幼年时期的形状,留下足够的空间,可以容纳巨大的眼睛和越来越大的大脑。
阿布扎诺夫表示:
“我们看着鸟类的时候,就像看着幼年期的恐龙。
”
我们人类也可能采取了这种类似彼·的成长策略。
成年后,我们仍然像灵长类的婴儿一般,有着大脑袋、扁平的脸蛋、较小的下颚以及参差不齐的体毛。
这种幼体发育的特征,或许正是我们和鸟类得以发展出更大的大脑的原因。
鸟类脑子的大小和它们所采取的生殖策略有关。
早成鸟(即雏鸟刚生下来时眼睛是睁开的,并且过一两天就能够离巢,这种鸟占所有鸟类的20%)的大脑比晚成鸟更大。
后者出生时没有体毛,眼睛看不见,没有能力照顾自己。
它们要等到长得像亲鸟一样大、羽翼丰满后才会离巢。
早成鸟(例如鸻鹬类)通常一生下来就可以自己生活了。
虽然它们出生时脑袋较大,出生后几天就可以自己抓虫子吃,或者跑一小段距离,但之后它们的大脑增长幅度并不大。
因此到头来,它们的脑子大小还是比不上晚成鸟。
巢寄生鸟类也是如此。
这类鸟[例如杜鹃、黑头鸭、响蜜]为了减轻哺育下一代的负担,会在其他鸟类的巢穴里产卵。
它们的幼鸟把宿主的后代赶走(例如杜鹃)或杀死(例如响蜜)后不久即离巢。
此时,由于它们有足够大的大脑,可以独立生活,但之后它们的大脑就不大会增长了。
为什么巢寄生鸟类的大脑这么小?
近年来一直在研究响蜜大脑的勒菲弗认为,有两种可能的原因。
或许它们必须比被寄生的那些鸟更早发育,因此演化出较小的大脑。
也可能是因为它们寄生在别的鸟巢里,不大需要耗费精力去养育自己的后代,所以大脑才会变得比较小。
勒菲弗指出:
“人类都知道养育孩子是多么费力的事情。
如果我们把自己的孩子丢到黑猩猩的窝里,便可省下很多处理麻烦事的精力。
”
晚成鸟占所有鸟类的80%,其中包括山雀、乌鸦、渡鸦、松鸦等。
它们刚出生时可能大脑较小,无能为力,但它们的大脑随后便长得很大,这要部分归功于亲鸟的辛勤养育。
换句话说,自己抚养幼雏的鸟类,它们的大脑会发育得比放弃哺育的鸟类更大。
鸟类脑子的大小,也和它们在长出羽毛后待在巢里,向亲鸟学习的时间长短有关。
幼年期越长的鸟类,其大脑越大。
或许是因为只有这样,它们才能把所有学到的东西都记下来。
大多数聪明的动物幼年期都很漫长。
鸟类睡眠时也像人类一样,有着慢波睡眠和快速眼动睡眠。
科学家相信:
鸟类和人类的大脑之所以能长这么大,睡眠时的脑部活动模式扮演了一个关键性的角色。
鸟类在一次睡眠中会经历上百次快速眼动期,但每一次很少超过10秒;人类每晚睡眠会经历好几次快速眼动期,每次大约10分钟到1小时。
对哺乳动物和鸟类而言,快速眼动期的睡眠可能对脑部的早期发育更为重要。
新生的哺乳动物(例如小猫)的快速眼动期睡眠,比成年动物多得多。
人类的婴儿在睡眠时,可能有高达一半的时间处于快速眼动期,而成人只有20%的时间处于快速眼动期。
研究结果还显示,幼年猫头鹰的快速眼动期睡眠比成年后的时间更长。
鸟类也和人类一样,在清醒时使用较多的大脑区域,在之后的睡眠中会睡得比较深沉。
这也是趋同演化的结果。
这一事实由德国马普学会鸟类学研究所的尼尔·腾伯格领导的国际研究小组发现。
该研究利用了鸟类的一种特殊能力,即鸟类能够控制自己的睡眠状态。
它们会睁开一只眼睛,只让一半的大脑进入慢波睡眠状态,另一半的大脑则仍然清醒(这是人类无法做到的)。
这么做的目的,想必是要在睡眠中注意到捕食者的侵袭(在4月一个昏暗的清晨,那几只大蓝鹭在睡觉时遭遇到一只美洲雕鸮袭击,此时这种能力就很有用了),也可能是需要在一边飞行一边睡觉的情况下辨识方向。
除此以外,鸟类为了迁徙,也必须牺牲一部分的脑容量。
候鸟的大脑比留鸟小,这自有其中的原因。
因为大脑如果消耗太多的能量并且发育得太慢,对一只经常要旅行的候鸟而言并不划算。
此外,根据在西班牙的生态学与林学应用研究中心工作的丹尼·尔的说法,候鸟必须往返于截然不同的栖息地,因此对它们来说,先天的、与生俱来的本能行为,或许比经过学习而得到的创新性行为更有用。
它们不用花太多精力搜集某个地方的信息,因为一旦这些信息到了另外一个地方后,或许就派不上用场了。
令人意外的是,即便是同一种鸟类,它们的大脑(至少是脑内的特定部位)可能也不一样。
内华达大学的弗拉迪米·拉沃苏多夫和他的团队比较了10个地方的山雀,结果发现住在气候较严苛的地区(如阿拉斯加、明尼苏达和缅因州)的山雀脑内的海马体(脑内掌管空间学习和记忆的部分),比那些住在艾奥瓦州或堪萨斯州的山雀更大,里面的神经元也比较多。
那些出没于美国西部山脉的北美白眉山雀——黑顶山雀强悍的“小兄弟”——也是如此。
生活在高海拔地区(气候较冷、较常下雪)的北美白眉山雀大脑内的海马体比那些住在低海拔地区的同类更大。
举例来说,那些住在内华达山脉最高峰的北美白眉山雀脑内海马体的神经元数量,比那些住在650码(约594米)之下的同类多了将近1倍,解决问题的能力也更强。
这也难怪,由于高海拔地区天气寒冷的时间比较长,因此那里的鸟必须储存更多的种子并且记住储存的地点。
但在气候较温和的地区,由于食物终年充足,那里的鸟自然不需要这么做。
这些有着分散贮藏习性的鸟真正令人瞩目的
地方,在于它们脑内的海马体会定期长出新的神经元,以加入(或取代)旧的神经元。
至于它们为何会出现这种“神经发生”的现象,目前仍然是个谜。
或许是因为这样可以让鸟类在必须学习新的信息时,有新的神经元可用。
也或许这个现象有助于防止新的记忆干扰旧的记忆。
诚如普拉沃苏多夫所言,山雀“每天都要储存食物,再把这些食物挖出来,并且重新埋藏,尤其在冬天的时候。
因此,它们必须记住旧的和新的埋藏地点”。
根据“防止干扰”的概念,鸟类在记忆不同的贮藏地点时可能需要用到不同的神经元,以便将旧的事件与新的事件做个区别。
这个“神经发生”的现象已经使我们对脊椎动物(包括人类在内)的大脑产生了不同的看法。
长久以来,科学家一直相信,我们出生时有多少脑细胞,长大后就有多少。
但这并非事实,人脑的海马体也会长出新的细胞,有些旧的细胞则会死亡。
普拉沃苏多夫表示,现在我们已经明白,神经元改变并再生的能力以及神经元之间的连接,“使得大脑有能力自我修正,可以在每一毫秒、每一分钟或每个星期学习新的事物”。
这种可塑性或许可以使得像山雀这样必须贮藏食物的鸟类,能够用有限的脑容量来适应严苛的生存环境对它们的心智所造成的挑战。
神经元所在的位置很重要。
埃尔库拉诺—乌泽尔指出,大象脑内的神经元数目是人脑的3倍(它们有2570亿个神经元,而我们平均只有860亿个),但其中98%都位于它们的小脑内[这个区域可能是负责控制它们那重达200磅(约91千克),并且有着精细的感知能力和行动能力的附肢]。
但另外一方面,大象的大脑皮质虽然是人类的2倍大,里面的神经元数量却只有我们的三分之一。
埃尔库拉诺—乌泽尔认54为,这表明了决定认知能力高低的并非整个大脑中的神经元数量,而是大脑皮层(就鸟类而言,则是它们脑内相当于我们的皮层的部分)内的神经元数目。
举例来说,埃尔库拉诺—乌泽尔和她的团队发现金刚鹦鹉脑内的神经元有将近80%都位于脑内类似皮层的部分,只有20%位于小脑。
该比例和大多数哺乳动物刚好相反。
简而言之,埃尔库拉诺—乌泽尔等人认为,鹦鹉和鸣禽(尤其是鸦科动物)的大脑中相当于皮层的部分有大量的神经元,表明它们有“很强的计算能力”。
这或许可以说明这几个科的鸟为何能够展现出如此复杂的行为和认知能力。
一派观点认为,鸟类大脑之所以变大,认知能力增强,是由于它们必须应对生态环境的挑战,尤其是与觅食有关的问题。
例如,它们要如何面对严寒季节的挑战?
要如何确保自己一年到头都能找到足够的食物?
要如何记住自己把种子藏在了哪里?
要如何获得难以取得的食物?
一般认为,生活在严酷或者动荡环境中的动物具有较强的认知能力,更善于解决问题,也更愿意探索新的事物。
另一派观点认为,鸟类在社会压力的驱使下,演化出了灵活、聪明的大脑。
这些社会压力包括和别的鸟相处、占领地盘及捍卫地盘、应对窃贼、找到配偶、照顾后代、分担责任等。
(即便是野生鹮在迁徙途中也会轮流带队飞行
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